初中化學(xué)初高中銜接專題知識講座實驗的設(shè)計與評價新人教版

1、考點整合考點一 實驗方案的設(shè)計實驗設(shè)計是指為達(dá)到一定的實驗?zāi)康模矛F(xiàn)有的實驗條件，為實驗制定出合理的流程或方案。實驗設(shè)計，作為一類題型，常常是在限定實驗儀器和藥品的條件下，要求完成一個或幾個實驗片段，或在已完成了部分實驗的基礎(chǔ)上，補(bǔ)足未盡步驟。解答實驗設(shè)計題時，必須遵循“四性”：科學(xué)性、可行性、規(guī)律性、創(chuàng)新性。即原理正確、操作簡便、現(xiàn)象明顯、藥品經(jīng)濟(jì)、結(jié)論可信、有創(chuàng)新意識。在解題時，首先要對題目中給出的信息進(jìn)行處理，弄清是對實驗的那一方面進(jìn)行探究，然后深入分析實驗，依據(jù)題目中提出的實驗假設(shè)或自行提出的實驗假設(shè)，合理運用化學(xué)知識，巧妙設(shè)計實驗方案，通過實驗現(xiàn)象的客觀事實對實驗進(jìn)行探究性驗證。1

2、化學(xué)實驗設(shè)計的要求（1）原理正確；（2）方法簡單；（3）操作方便；（4）現(xiàn)象明顯；（5）產(chǎn)率高；（6）誤差小；（7）安全防污。2化學(xué)實驗設(shè)計程序（1）根據(jù)實驗的目的，闡明實驗原理，選擇合適的儀器和藥品；（2）根據(jù)實驗的特點，設(shè)計實驗裝置，畫出實驗裝置圖；（3）根據(jù)實驗的要求，設(shè)計可行的操作步驟和觀察重點，分析實驗中應(yīng)注意的事項；（4）實驗結(jié)束后應(yīng)寫出完整的實驗報告?？键c二 實驗方案的評價對給出的實驗方案作出選擇、評價或找出最佳方案，包含的知識點很多，能考查學(xué)生的分析問題和解決問題的能力。（1）選擇：包括儀器的選擇、藥品的選擇、連接方式的選擇等。儀器的選擇包括發(fā)生裝置（幾種基本類型）、凈化裝置（

3、除雜質(zhì)的試劑和順序）、反應(yīng)裝置、收集裝置、尾氣處理裝置等；藥品的選擇，包括種類、濃度等；連接方式的選擇，包括儀器的先后順序、導(dǎo)管接口的連接等。（2）評價：要圍繞題目提供的多種方案，從原理是否科學(xué)合理、操作是否簡單可行、所用試劑是否經(jīng)濟(jì)、實驗現(xiàn)象是否明顯、是否體現(xiàn)“綠色化學(xué)”等方面進(jìn)行評價。（3）最佳方案的選擇：所謂最佳，無非是裝置最簡單、藥品容易取得并價格低廉、現(xiàn)象明顯、無干擾物質(zhì)以及無污染等。應(yīng)用示例類型之一 實驗方案的設(shè)計例1在化學(xué)興趣小組活動中，小山把一標(biāo)有“生石灰 干燥劑”的小紙袋帶到學(xué)校進(jìn)行實驗。干燥劑是否變質(zhì)？小山設(shè)計并進(jìn)行了如下實驗，請你幫他完成實驗報告。實驗步驟實驗現(xiàn)象結(jié)論干燥

4、劑中含有CaO取少量用樣品制得的溶液于試管中，滴入幾滴酚酞試液干燥劑中含有Ca(OH)2干燥劑部分變質(zhì) （1） （2）既然干燥劑中已有Ca(OH)2，小山又猜想還可能有另一種物質(zhì)生成，原因是_（用化學(xué)方程式表示）。請你設(shè)計實驗證明小山的猜想（簡要寫出實驗步驟、現(xiàn)象及結(jié)論）_。 （3）小西認(rèn)為步驟不嚴(yán)密，理由是_。 （4）愉快的小組活動結(jié)束了，除以上猜想及實驗，你還想對該干燥劑的萬分進(jìn)行哪些方面的探究_（寫出一條即可）。解析本題考查做出猜想、設(shè)計方案等科學(xué)探究能力。（1）步驟中給出結(jié)論：干燥劑中含有CaO,根據(jù)CaO與水反應(yīng)會放出大量的熱，則的實驗步驟為：取樣于小試管中，加水，用手觸摸試管外壁，

5、實驗現(xiàn)象為：有熱感，即可得出結(jié)論；步驟中給出實驗步驟及結(jié)論，根據(jù)CaO與水反應(yīng)生成Ca(OH)2，Ca(OH)2溶液能使酚酞試液變紅，故實驗現(xiàn)象為：溶液變紅色。（2）猜想要有科學(xué)依據(jù)，既然干燥劑中已有Ca(OH)2，Ca(OH)2能吸收空氣中的CO2生成碳酸鈣，化學(xué)方程式為：CO2 +Ca(OH)2 =CaCO3+ H2O；設(shè)計方案需根據(jù)猜想進(jìn)行，實驗方案包括實驗步驟、現(xiàn)象及結(jié)論。要驗證干燥劑中有碳酸鈣，根據(jù)碳酸鈣能跟鹽酸反應(yīng)放出二氧化碳這一性質(zhì)設(shè)計實驗：取樣于小試管中，滴加稀鹽酸，有氣泡產(chǎn)生，證明干燥劑中含有碳酸鈣。（3）步驟不嚴(yán)密的理由是：溶液變紅色說明有Ca(OH)2，而Ca(OH)2也

6、可能是未變質(zhì)的CaO和水反應(yīng)剛生成的。（4）還想對該干燥劑的成分進(jìn)行的探究是：干燥劑中是否含有氫氧化鈣。答案 （1）如下表所示。實驗步驟實驗現(xiàn)象結(jié)論取樣于小試管中，加水，用手觸摸試管外壁有熱感溶液變紅色 （2）CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O取樣于小試管中，滴加稀鹽酸，有氣泡產(chǎn)生，證明干燥劑中含的碳酸鈣 （3）Ca(OH)2 也可能是未變質(zhì)的CaO和水反應(yīng)剛生成的 （4）干燥劑中是否含有氫氧化鈣變式題：有三瓶無色透明的液體，分別是碳酸鈉溶液、氫氧化鈉溶液和水。請設(shè)計一個實驗方案把這三瓶液體區(qū)分開來，并將實驗操作、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論填寫在下表中。提示：碳酸鈉俗稱“純堿”，其水溶液顯堿性。實

7、驗操作預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論12類型之二 實驗方案的評價例2下列圖( I )是部分常用化學(xué)儀器或裝置，圖()是部分“微型”化學(xué)儀器或裝置(用“微型”儀器做實驗，其試劑用量和廢物排放量是通常用量的l10或更少，符合綠色化學(xué)的理念)。對比圖(I)圖()回答以下問題：(1) 圖( I )中A、B的名稱分別是、；若用D裝置除去O2 中的水蒸氣，則D中應(yīng)裝入的液體是，氣體應(yīng)從口通入(填字母)。(2)用圖()中的“微型”儀器做實驗，固體只需極少量、液體用量也很少(或只需12小滴)，相對用圖(I)儀器做實驗的優(yōu)點是 (填序號)：節(jié)約藥品用量能完全消除實驗污染方便個人或家庭實驗若需加熱也能節(jié)約燃料(3)圖( I )中

8、的C裝置的作用相當(dāng)于圖(II)中的裝置 (填字母)，它們在實驗操作上的共同優(yōu)點是通過控制來控制反應(yīng)速度。(4)圖( I )中的C裝置和圖(II)中的“多用途U型管”(是在U型管中套人一個底部有小孔的具支試管)都可用做“固一液”反應(yīng)制取氣體。若在反應(yīng)進(jìn)行中分別將兩裝置的橡膠管中部夾上鐵夾，可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是：C裝置；“多用途U型管”。解析 本題考查對化學(xué)實驗裝置的分析評價。圖( I )中A、B的名稱分別是膠頭滴管和試管；實驗中常用的液體干燥劑是濃硫酸，氣體應(yīng)從盛濃硫酸洗氣瓶的長導(dǎo)管通入；用圖()中的“微型”儀器做實驗，由于固體和液體藥品的用量均較少，因而具有能夠節(jié)約藥品、方便個人或家庭實驗、即便反

9、應(yīng)需加熱也能節(jié)約燃料等優(yōu)點；圖( I )中的C裝置通過控制分液漏斗的活塞來控制液體下滴的速度或液體的加入量來控制反應(yīng)速度，圖(II)中的d裝置也應(yīng)用相似的原理；圖(II)中的“多用途U型管”和一個底部有小孔的具支試管可以組合成一個可隨時控制反應(yīng)發(fā)生和停止的簡易“啟普發(fā)生器”，當(dāng)在其橡膠管中部夾上鐵夾后，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體不能導(dǎo)出，使裝置內(nèi)的氣壓增大，從而將液體藥品壓至U型管的另一側(cè)，由于固體藥品與液體藥品脫離接觸，反應(yīng)自行停止。但C裝置不具有這樣的特點，若在C裝置的橡膠管中部夾上鐵夾后，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體不能導(dǎo)出，使裝置內(nèi)的氣壓增大，會將橡膠塞沖出。答案 (1) 膠頭滴管(或滴管) 試管濃硫酸 a (

10、2 ) (3) d 液體(溶液)加人量 (4)橡膠塞沖出(或錐形瓶爆炸) 液體和固體分離，反應(yīng)停止 合理答案均可 變式題：下列實驗方案不可行的是（ ）課時作業(yè)基礎(chǔ)在線1某同學(xué)對下列4個實驗都設(shè)計了兩種方案，其中方案1合理、方案2不合理的是（ ）選項ABCD實驗?zāi)康某溲趸c中少量的碳酸鈉清洗鐵制品表面的鐵銹鑒別氯化鈉溶液和稀鹽酸檢驗一氧化碳中是否混有少量二氧化碳方案1加水溶解加適量稀鹽酸加鋅粒點燃方案2加稀硫酸用水洗滌加石蕊溶液通入澄清石灰水2下列實驗合理的是（ ）項目A、比較催化效果B、鐵絲在純氧中燃燒C、檢驗銨態(tài)氮肥D、檢查裝置氣密性實驗MnO23%H2O2溶液CuO6%H2O

11、2溶液化肥NaOH溶液藍(lán)色石蕊試紙3下列實驗設(shè)計與對應(yīng)的實驗?zāi)康谋硎霾灰恢碌氖牵?）4在實驗室里制取氧氣，既可采用分解過氧化氫的方法，也可采用分解氯酸鉀的方法。上述兩種方法的主要共同點有（ ）采用MnO2均可改變其反應(yīng)速率 反應(yīng)都不需加熱都利用含氧化合物分解來達(dá)到目的 兩種方法所需儀器相同A B C D5某學(xué)生設(shè)計的下列四個實驗方案中，理論上正確，操作上可行，經(jīng)濟(jì)上合理的是（）CuCl2Cu(OH)22OO2MgO3CaOCa(OH)2溶液NaOH溶液2Mg(OH)2Mg6下列實驗方案錯誤的是（ ）A從海水中獲得少量飲用水，可采用蒸餾的方法B從氯化鈉溶液中獲得氯化鈉晶體，可采用直接過濾的方法C

12、除去氯化鈉溶液中的少量碳酸鈉，可加入適量稀鹽酸D檢驗?zāi)尘欠駷橛菜墒褂梅试硭?下列敘述不符合實驗事實的是（ ）A將CO2氣體通入CaCl2溶液中，沒有白色沉淀產(chǎn)生  B向滴有酚酞試液的蒸餾水中加入Fe(OH)3，溶液顯紅色C在Na2CO3、K2SO4、AgNO3溶液中分別滴加BaCl2溶液，都有白色沉淀生成 D久置于空氣中的熟石灰，加入稀鹽酸會有氣體放出8以下家庭小實驗不能成功的是（ ）A聞氣味鑒別酒和醋 B用含氧化鈣的干燥劑制取石灰水C用食醋鑒別蔗糖和食鹽 D用灼燒的方法鑒別蠶絲和化學(xué)纖維9下圖是某興趣小組設(shè)計的四個實驗裝置，其中實驗操作設(shè)計正確的是（ ）A稀釋濃硫酸 B探究

13、可燃物燃燒的條件 C稱量氯化鈉 D驗證質(zhì)量守恒定律10文文的家庭化學(xué)實驗室有如下物品：試管 燒杯 煤氣和煤氣爐 托盤天平筷子 鐵釘 食鹽 食醋 石灰水 牽牛花汁 水 飲料吸管 膠頭滴管小勺。只利用這些物品不能完成的實驗是（ ）A探究人體吸入的空氣和呼出的氣體中CO2含量的不同B探究牽?；ㄖ欠窨勺髦甘緞〤探究加速食鹽溶于水的有效方法D探究鐵釘銹蝕的條件2CO3C.用NaOH 溶液除去CO22中混有的C02MnO212利用下列原理制取氧氣，具有反應(yīng)快、操作簡便、能耗少、無污染的是（ ）MnO2A2 KClO3 2 KCl + 3 O2 B2 KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2C2

14、H2O2 2 H2O + O2 D2HgO2 Hg + O2能力激活13為了除去一氧化碳中混有的少量氧氣，某同學(xué)設(shè)計了下圖所示的這套裝置（裝置氣密性良好）。(1)他想用這套裝置除去氧氣的化學(xué)方程式是：；(2)老師認(rèn)為他的實驗設(shè)計不科學(xué)，請你指出存在的錯誤（任寫一點）：。14某工廠產(chǎn)生的銅屑中含有少最鐵屑現(xiàn)要回收利用其中的銅，需除去其中的鐵屑，張山同學(xué)設(shè)計了甲、乙兩個實驗方案：（1）以上兩個實驗方案中，從回收利用率角度考慮，你愿意選擇。（2）兩個方案中都有過濾操作，該操作中必須用到的玻璃儀器有（3）寫出兩個實驗方案中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式： 方案甲 方案乙（4）你能否再設(shè)計一個不同原理的方案？寫出

15、你的方案15.我們在學(xué)習(xí)碳酸鈉和碳酸氫鈉的時候，做過如下圖裝置的實驗。甲 乙向盛有0.5g碳酸鈉的試管里加入2mL鹽酸，迅速用帶導(dǎo)管的膠塞塞緊試管口，并將導(dǎo)管另一端通入盛有澄清石灰水的試管中，觀察現(xiàn)象。用碳酸氫鈉代替碳酸鈉進(jìn)行上述實驗，觀察現(xiàn)象。（1）通過比較試管甲中的兩次反應(yīng)，填寫下表： 碳酸鈉+鹽酸碳酸氫鈉+鹽酸實驗現(xiàn)象反應(yīng)迅速，生成大量氣體。反應(yīng)，生成氣體更多。實驗結(jié)論 寫出乙中反應(yīng)的化學(xué)方程式：。（2）某同學(xué)對碳酸鈉和碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)的快慢進(jìn)一步研究。在老師的指導(dǎo)下，設(shè)計了下面的實驗探究方案。實驗用品：相同型號的U型管2支、橡皮塞2個、5mL一次性注射器2支、氣球個。實驗裝置：如圖。

16、實驗操作：在U型管中分別加入一定量碳酸鈉和碳酸氫鈉固體，在兩支注射器中分別吸入同溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、同體積的足量稀鹽酸。將注射器插入橡皮塞中，然后同時迅速將鹽酸分別注入U型管中。請對上述實驗方案分析評價。若取用碳酸鈉0.53g，為控制實驗中產(chǎn)生氣體的量相同，應(yīng)取用碳酸氫鈉g；該同學(xué)設(shè)計的實驗方案是運用了研究的方法；實驗過程中需要觀察的現(xiàn)象是。答案例1變式題答案 1.分別取三種液體于試管中，滴加酚酞試液；其中溶液不變色的原液體是水，變紅色的原液體分別是氫氧化鈉溶液和碳酸鈉溶液。2.分別取碳酸鈉和氫氧化鈉溶液與試管中，滴加稀鹽酸；有氣泡生成的原溶液是碳酸鈉溶液，無現(xiàn)象的原溶液是氫氧化鈉溶液。解析 該題答

17、案不唯一只要能區(qū)分都可以。由于碳酸鈉溶液和氫氧化鈉溶液都顯堿性，用指示劑是無法將二者區(qū)分開的。我們可以檢驗碳酸根離子的存在來確定哪種液體是碳酸鈉溶液。例2變式題D 硬水中加入肥皂水不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生泡沫，只會有浮渣出現(xiàn)，軟水中加入肥皂水后會產(chǎn)生大量的泡沫；硝酸銨溶于水時要吸收熱量，溶液的溫度要降低，而蔗糖溶于水時溶液的溫度基本不變；澄清的石灰水顯堿性，食鹽水顯中性，稀鹽酸和稀硫酸都顯酸性。很明顯用紫色的石蕊試液是無法區(qū)分稀鹽酸和稀硫酸的。故選D。課時作業(yè)1B A中方案1、2都錯誤，應(yīng)加入適量的Ca（OH）2過濾；B中方案2中因水不以溶解鐵銹而用水不能洗去鐵銹；C中方案1、2都合理；D中方案1不合

18、理，因為CO2不能燃燒也不支持燃燒，綜上所述應(yīng)選擇B。2D 檢查裝置氣密性的方法就是用手緊握試管，觀察水中的導(dǎo)管口有沒有氣泡冒出，如果有氣泡冒出，說明裝置不漏氣，D為正確選項。A選項中比較催化效果，應(yīng)保證H2O2溶液的溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，A為錯項；B選項中鐵絲在純氧中燃燒實驗，為了防止生成的熔融物濺落下來炸裂瓶底，應(yīng)預(yù)先在瓶底裝少量水或鋪一薄層細(xì)沙，B為錯項；C選項中檢驗銨態(tài)氮肥，生成的氨氣能使?jié)駶櫟氖镌嚰堊兯{(lán)，藍(lán)色石蕊試紙本身是藍(lán)色的，看不到顏色變化，應(yīng)改為紅色石蕊試紙，C為錯項。3D D項中的實驗是探究分子的性質(zhì)，而不是探究空氣的成分。4A 過氧化氫（H2O2）和氯酸鉀（KClO3）均是

19、含氧化合物，實驗室中常利用二氧化錳催化分解這兩種物質(zhì)制取氧氣的，二氧化錳在以上兩反應(yīng)中充當(dāng)催化劑，起到改變反應(yīng)速率的作用；由于利用氯酸鉀制取氧氣時需要加熱而利用過氧化氫制取氧氣時不需加熱，因此用兩種方法制取氧氣時所需儀器不相同。5C 從A可見銅不能與稀鹽酸起反應(yīng)；B耗用電能大，反應(yīng)不易操作；C可以從廉價的石灰石中得到生石灰，生石灰和水反應(yīng)生成熟石灰，熟石灰與純堿起反應(yīng)生成火堿；D反應(yīng)不易操作。故選擇C。6B 過濾分離的是混在液體中的不溶物，溶解在水中的氯化鈉是無法用過濾的方法分離出。7B Fe(OH)3是一種難溶于水的堿，由于其放入水中后解離不出氫氧根離子，因此不能使無色酚酞試液變紅。8C酒有

20、醇香味而醋有酸味；氧化鈣與水反應(yīng)能夠生成氫氧化鈣，氫氧化鈣溶于水中即可得石灰水；蠶絲灼燒后會產(chǎn)生燒焦羽毛的氣味。A、B、D項中的實驗均能成功；蔗糖和食鹽勻不能與食醋發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故用食醋無法鑒別蔗糖和食鹽。9B 稀釋濃硫酸時應(yīng)將濃硫酸沿杯壁慢慢倒入燒杯內(nèi)的水中，并用玻璃棒不斷攪拌；用托盤天平稱量氯化鈉等固體藥品時，應(yīng)遵循“左物右碼”的稱量規(guī)則；鋅和稀硫酸反應(yīng)會產(chǎn)生氫氣，因此若用以上化學(xué)反應(yīng)驗證質(zhì)量守恒定律，應(yīng)在密閉裝置中進(jìn)行實驗。本題只有B項中的實驗裝置設(shè)計正確。10D 依據(jù)變量控制的思想，在探究鐵釘銹蝕的條件時，應(yīng)設(shè)計讓鐵與干燥空氣、水（表面需用礦物油密封）分別接觸及與空氣和水同時接觸的三個實驗。利用文文的家庭化學(xué)實驗室中提供的物品不能完成該實驗。11B 熱水瓶中水垢的主要成分是碳酸鈣，不能與食鹽水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；氫氧化鈉溶液能與二氧化碳發(fā)生反應(yīng)而不能與一氧化碳發(fā)生反應(yīng)；濃硫酸與氧氣和二氧化碳均不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；A、C、D項中的做法均不正確；鹽酸能與碳酸鉀發(fā)生如下反應(yīng)：K2CO3+2HCl=2KCl+H2O+CO2，因此B項中的做法可行。12C 只有C中